StraingaugeSensoren

StraingaugeSensoren sind Sensoren zur Messung mechanischer Verformung. Sie wandeln Dehnung in eine elektrische Signalgröße um, typischerweise durch Widerstandsänderung eines oder mehrerer Dehnungsmessstreifen, die auf einem Trägermaterial befestigt sind. Die Widerstandsänderung ergibt sich aus der Verformung des Streifens, wodurch Länge und Querschnitt geändert werden. In der Praxis werden mehrere Streifen oft in einer Wheatstone-Brücke verschaltet, um kleine Widerstandsänderungen präzise zu erfassen.

Konstruktion und Typen: Die gebräuchlichsten Strain gauges sind Metallfolien-Streifen und Halbleiter-Streifen. Metallfolienstreifen liefern eine lineare Antwort bei moderaten Dehnungen, mit einem typischen Gauge Factor (G) um ca. 2. Halbleiterstreifen weisen deutlich höhere G-Werte auf (bis 10–200), sind jedoch stärker temperaturabhängig und weniger robust unter rauen Bedingungen. Die Streifen werden mit geeigneten Klebstoffen auf die zu prüfende Struktur geklebt und oft durch eine Schutzschicht gegen Umwelt reagiert.

Wheatstone-Brücke und Temperaturkompensation: Zur Erfassung der Widerstandsänderungen werden die Streifen meist in einer Brücke angeordnet (Viertel-, Halb- oder Vollbrücke). Temperaturänderungen beeinflussen Widerstände ebenfalls; daher kommt häufig eine Temperaturekompensation durch Dummy-Strecken oder Vollbrücken zum Einsatz, sowie gegen Temperatursdrift kalibriert.

Signalaufbereitung: Die brückenausgelesenen Signale werden von Instrumentenverstärkern verstärkt, gefiltert und dann digitisiert. Zusätzlich sind Kalibrierung, Drift- und Nullpunktkorrekturen sowie Temperaturkompensation wichtige Schritte in der Messkette.

Anwendungen: Strain gauges finden breite Anwendung in Werkstoff- und Bauteiltests, Wägezellen, Strukturüberwachung, Kraft- und Drucksensorik sowie in der Automobil- und Luftfahrttechnik. Geschichte: Die Strain Gauge wurden in den späten 1930er-Jahren von Edward E. Simmons und Arthur C. Ruge entwickelt.